水污染控制工程复习资料

水污复习资料生物膜：是指附在惰性载体表面生长的、以微生物为主，包含微生物及其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的无机及有机物等组成，并具有较强的吸附和生物降解性能的结构。什么是废水生物处理？利用微生物处理肺水肿的有机物。处理对象：两大类污染物：有机物、营养元素（N\P）两大类废水：生活污水或城市污水、工业污水曝气方式：鼓风曝气、曝气转刷。废水生物处理的基本概念生物处理的目的和重要性目的：1、絮凝和去除废水中不可自然沉降的胶体状固体物。2、稳定和去除肺水肿的有机物3、脱氮除磷重要性：N的去除一般依赖生物法城市污水60%以上有机物用生物法去除最经济大多数工业废水的处理CO2、H20微生物分解内源呼吸有机物---------产生新细胞物质--------生物残渣反硝化细菌：化能异养型，需要有机碳（细胞物质中的碳）作为其能量的来源。化能自养型：碳源可以是无机碳分解代谢还原态无机物------------------氧化态无机物（NH3）产生能量光能自养型：通过太阳光光合作用产生的能量与无机碳合成细胞物质。光能异养型：需要有机物作为供氢体从而将C02还原成细胞物质。微生物：非细胞形态的微生物——病毒、噬菌体细胞形态的微生物——真菌、藻类、原生动物根据需氧情况：好氧、厌氧、兼性根据生长温度的不同：低温（5-20）、中温（20-40）、高温（40+）真菌特点：能在低温低PH值的条件生长、生长过程中对氮的要求较低、能降解纤维素。原生动物：主要以细菌为食物，可作为指示生物。后生动物：以原生动物及细菌作为食物，同可作指示生物。处理分为一级处理：又称预处理或前处理（去除大颗粒状有机物，以减轻后续生物处理的负担）二级处理：生物处理（大量去除胶体状和溶解态有机物，保证出水达标排放。）三级处理：深度处理（脱色、消毒杀菌、超滤、臭氧氧化、脱氮除磷）生物处理与物化处理的比较物化处理生物处理去除对象颗粒状胶体状，溶解态工程造价高低运行费用高低操作灵活性间歇连续要求的技术条件低高天然生物处理：生物稳定塘、土地处理系统人工生物处理：好氧生物处理：活性污泥法厌氧生物处理：厌氧消化呼吸作用及微生物的异化作用，是微生物获得生命活力所需的能量的途经。受氢体供氢体好氧呼吸：自养02还原性无机物异养02有机物（C6H1206）发酵：有机物有机物无氧呼吸：含氧化合物有机物根据受氢体的不同，划分为好氧呼吸、厌氧呼吸、发酵好氧呼吸：受氢体是分子氧，最终产物是无机物，反应彻底，因此也称为矿化，释放的能量最大，根据供氢体的不同分为自养型好氧呼吸和异养型好氧呼吸。发酵：供氢体和受氢体均为有机物，产物为比原先底物简单的有机物，为了满足能量需求，必然消耗更多的底物合成更少的新细胞物质。氧化物：受氢体。还原物：供氢体。重点：好氧生物处理的三要素：微生物、分子氧、有机物。目标：稳定化、无害化好氧生物处理的基本生物过程：分解反应、合成反应、内源呼吸。好氧生物处理代谢途径：P90影响好氧生物处理的主要因素：1、DO2、水温（最适宜温度20-37°C）3、好氧生物处理：BOD:N:P=100:5:1厌氧生物处理：BOD:N:P=400:5:14、PH值（一般好养微生物的最适宜PH在6.5-8.5、PH若4.5，真菌将占优势，引起丝状膨胀。5、有毒物质6、有机负荷率：单位质量的微生物在单位时间内承担的有机物的量。7、氧化还原电位：300-400mV好养细菌，100mV一样细菌。厌氧生物处理：在厌氧条件下，厌氧微生物将有机物分解成CH4和C02的过程。厌氧消化的两阶段理论：发酵阶段（产酸阶段）、厌氧发酵阶段。三阶段理论：水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段。四阶段理论：水解阶段、酸化阶段、乙酸化阶段、甲烷化阶段。影响因素：T和PH、氧化还原电位。厌氧菌：嗜热菌、湿温菌。高温消化速度快于中温消化、PH最适值为6.8-7.2,。厌氧生物处理的有机负荷很高，但产酸阶段的反应速率远快于产甲烷阶段，故应谨慎选取有机负荷。VSS：挥发性悬浮固体浓度主要优点：1、污泥产量低2、厌氧微生物增值速率慢3、能耗低，且能回收沼气。4、厌氧微生物有可能对好养微生物不能降解的某些有机物进行讲解或部分降解。主要缺点：1、反应过程较为复杂。2、对温度、PH等环境因素较敏感。3、出水水质较差。4、气味较大。5、对氨氮的去除效果差。有机物可生化性的分级：BOD5/COD0.20.25BOD5/COD0.4=0.4可生化性难生化可生化易生化还原性物质被生物降解的含量越多，越易生物降解。优点简单缺点有误差。好氧速率法影响有机物生物降解性能的因素：1、化学物质的自身性质2、有机物种类3、环境因素微生物生长规律及其应用停滞期、对数期、静止期、衰亡期。1、污泥需要若干时间的停滞后才能适应新的废水，处于驯化阶段，新陈代谢慢，处理效果差。2、废水有机物浓度高，且培养条件适宜，则活性污泥可能处于对数生长期，但处于对数生长期的污泥絮凝性较差，不易沉淀，游离细菌较多，出水水质差，微生物易随上层液排出，生物量下降快。3、有机物浓度低，污泥浓度高，污泥可能处于静止，沉淀效果好，处理效果好的活性污泥法构筑物，污泥处于静止期。4、有机浓度较低，营养物质明显不足时可能出现。处于衰老期污泥较为松散，上清液清澈但会有泥花，沉降性能好。反应速率：v=-dS/dt=k[s]nK——反应速率常数n——反应级数米一门公式单一基质单一反应的酶促反应的动力学公式V=vmax*S/(Km+S)=-dS/dtS——反应器内的基质浓度,mg/LKm——饱和常数，或半速常数Vmax——最大反应速率mg/s当v=1/2vmax时，S=Km比增值速率莫诺德模式μ=μmax*S/(Ks+S)μ——微生物的比增值速率，kgVSS/kgVSS*dμmax——基质浓度饱和时，微生物的最大比增值速率，单位同上S——反应器内的基质浓度,mg/LKs——饱和常数，或半速常数单位时间内，单位质量的微生物增长的质量是多少。比降解速率：单位时间的，单位质量的底物被降解的质量是多少。q=qmax*S/(Ks+S)净增长速度：见笔记废水好氧生物处理工艺——活性污泥法什么是活性污泥？由真菌、细菌、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的，有一定活力的，具有较好的净化污水功能的絮绒状污泥。细菌：鞭毛类、肉足类、纤毛类流程图空气废水——初沉池——曝气池——二沉池——出水回流污泥剩余污泥固体物质的组成：活细胞、微生物内源代谢残留物、吸附原废水中难生物降解的有机物、无机物质。1+2+3+4MLSS：混合液悬浮固体浓度：单位体积的曝气池混合液汇总，悬浮固体的质量mg/l1+2+3MLVSS：混合液挥发性悬浮固体浓度污泥沉降比SV定义：将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比。反应污泥沉降性能（mg/L)污泥体积指数SVI定义：曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所形成的污泥体积。(ml/g)SVI=SV（mg/L)/MLSS=SV（%）*10/MLSS50-150ml/g正常进水BOD5容积负荷Lvcod=Q*Ci/V单位（kgCOD/m³*d)水力停留时间HRTHRT=V/Q池容/流量曝气池的污泥停留时间(SRT)SRT=v*x/△x=v*x/(Qw*Xr)泥龄=Vx/[QwxR+(Q-Qw)xe]Q-Qw：出水量Xe：出水污泥浓度Xr：回流污泥浓度xrmax=10六次方/SVI传统活性污泥法活性污泥净化反应过程初期吸附——微生物代谢——活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩主要优点：1、处理效果好2、对废水的处理程度比较灵活主要缺点：1、占地面积大2、在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，浪费动力3、抗冲击能力弱完全混合曝气池主要特点：a、可以方便地通过F/M调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态。B、抗冲击负荷能力强。C、适用于处理较高浓度的工业废水。分为合建式和分建式阶段曝气活性污泥法主要特点：有机负荷分布较均匀，改善了供养与需氧之间的矛盾，有利于降低能耗。抗冲击能力强。吸附再生活性污泥法进水——吸附池——二沉池——出水再生池主要优点：1、废水与活性污泥在吸附池的接触时间较短，吸附池容积较小，建筑费用低。2、抗冲击能力强。缺点：处理效果较差。延时曝气活性污泥法主要特点:1、有机负荷率非常低，污泥长期处于内源呼吸状态，剩余污泥少且稳定，无需再沉淀。2、处理出水水质稳定性较好3、抗冲击能力强4、在某些情况下无需初沉池主要缺点：1、池容大2、曝气时间长3、运行费用高适用：出水水质高，小规模高负荷活性污泥法主要特点：有机负荷率高，曝气时间短，对废水的处理效果较低。浅层曝气：特点：气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的，可获得较高的氧传递速率。好处：节省动力费用，适用于中小型处理厂。深井曝气：优点：节省占地面积；可利用空气作动力；气液紊流大，液膜更新快。克劳斯法：AB法见笔记氧化沟处理工艺：是延时曝气的一种特殊形式。一体式氧化沟、Carrousel氧化沟、Orbal氧化沟。见笔记重点：SBR：间歇活性污泥法分为五个阶段：进水期、反应期、沉淀期、排水排泥、闲置期。SBR优势在于：空间上完全混合，时间上也合理推流，一般SBR都是长方形。缺点：池容利用率低特点：排水一定是间歇的。用滗水器出水。工艺性能特点：1、流程简单，造价低2、耐冲击负荷，自动化程度高，易于维护管理。3、运行操作灵活，可达到脱氮除磷的效果，污泥沉降性能好。4、反应推动力大CASS工艺：周期循环活性污泥法。见笔记MBR:膜生物反应器定义：是将膜分离技术中的超滤组件与污水生物处理工程中的生物反应器相互结合而成的新的开发系统。工艺特点：1、对污染物的去除效率高，出水水质好。2、具有较大的灵活性和实用性，工艺参数易于控制。3、设备紧凑，占地少。4、易于自动控制管理。5、解决了剩余污泥处置难的问题。构成活性污泥的三个要素：微生物、有机物、分子氧。氧的利用率EA：又称氧转移效率，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比.EA=0.21Ot/0.21(1-Ot)Ot——氧含量Ro——标准氧转移速率（kg02/h）。指脱氧清水在20度和标准大气压条件下测得的氧转移速率活性污泥法反应动力学，见笔记。例题P161第十三章污水的好氧生物处理——生物膜法生物膜：附着在固体状材料表面的由多种微生物形成的膜状生物聚集体。前提条件：载体、营养物、微生物。重点：主要特点：1、微生物种属繁多，类型广泛。2、生物膜上微生物的食物链较长。3、能够存活世代时间较长的微生物工艺运行特征：1、适应性强2、剩余污泥的沉降性能好，易分离。3、能够处理低浓度废水，不用担心丝状膨胀。（丝状菌可以在生物膜表面大量生长，对低浓度废水有较强的处理能力）4、易于维护，运行费用少。生物滤池的基本构造：池体、滤床、布水装置、排水系统滤床由滤料组成应当具有以下特性：1、能为微生物附着提供大量的面积2、使污水以液膜状态流过生物膜3、有足够的空隙率4、不被微生物分解5、有一定的机械强度6、便宜布水设备：移动式、固定式喷嘴布水系统、回转式布水器。优点：处理效果好缺点：占地面积大，灰蝇多。需初沉池，较怕SS。回流对生物滤池的影响：1、可提高生物滤池的速率2、减少恶臭3、改善进水水质影响生物滤池的主要因素——供氧生物接触氧化法生物接触氧化法是一种浸没曝气式生物滤池，是曝气池和生物滤池综合在一起的处理构筑物，兼具两者的优点。1、具有较高的微生物浓度。2、生物膜具有丰富的生物相，含有大量的丝状菌，形成了稳定的生态系统，污泥产量低。3、具有较高的氧利用率4、具有较强的耐冲击负荷能力5、生物膜活性高6、没有污泥膨胀的问题缺点：滤床易堵塞构造：池底、填料、布水布气装置废水厌氧生物处理工艺主要优点：1、能耗低2、污泥产量低3、有可能对好氧微生物不能降解的某些有机物进行降解或部分降解。主要缺点：1、反应过程较复杂。2、对温度、PH较敏感3、出水水质差，需要进一步用好氧法处理4、气味较大5、对氨氮的去除效果不好。人工湿地处理技术人工湿地是模拟自然